冶金工程技術(shù)學(xué)科發(fā)展簡述

1、冶金工程技術(shù)學(xué)科發(fā)展簡述中國科學(xué)技術(shù)協(xié)會，中國金屬學(xué)會冶金工程技術(shù)學(xué)科是工程技術(shù) 學(xué)科中的重要學(xué)科，它是冶金工業(yè)， 專門是鋼鐵工業(yè)進展的基礎(chǔ)和保 證?，F(xiàn)代冶金工程技術(shù)學(xué)科在我國 鋼鐵工業(yè)高速進展中努力創(chuàng)新，支 持了鋼鐵生產(chǎn)流程的優(yōu)化和符合循 環(huán)經(jīng)濟差不多原則、符合人類生活 可連續(xù)進展目標的要求。我國現(xiàn)代冶金工程技術(shù)學(xué)科新 世紀要緊進展是：提出了可循環(huán)鋼 鐵生產(chǎn)流程工藝與裝備新理念；利 用現(xiàn)有生產(chǎn)裝備在優(yōu)化工藝技術(shù)的 基礎(chǔ)，實踐高潔凈、高平均性和超 細晶理論，經(jīng)濟高效地批量生產(chǎn)高 強韌性鋼材；大大促進了薄板坯連 鑄連軋緊湊流程工藝與裝備技術(shù)的 進展。從總體上能夠認為，我國冶 金工程技術(shù)學(xué)科的自主

2、創(chuàng)新能力有 了專門大提升，已取得的創(chuàng)新成果 中，有許多已達到國際先進或領(lǐng)先 水平，成為我國鋼鐵工業(yè)優(yōu)化與進 展的重要標志。本報告將就冶金工程技術(shù)學(xué)科 新世紀以來進展取得的新進展，與 國際先進水平的對比，以后進展的 目標、研究方向和重點分不進行論 述。1 中國冶金工程技術(shù)學(xué)科進展 的新進展1.1 具有較廣泛綜合性的學(xué)科 進展新進展要緊有以下 3 個方面：1) 提出可循環(huán)鋼鐵生產(chǎn)流程工 藝與裝備新理念，是學(xué)科進展最重 要的進展之一中國鋼鐵工業(yè)高速進展的同 時，提出了新世紀應(yīng)重點進展如何 樣的新一代鋼鐵生產(chǎn)流程的命題。 鋼鐵工業(yè)是流程工業(yè)，流程的優(yōu)化 是鋼鐵工業(yè)整體優(yōu)化的基礎(chǔ)和保 證。冶金工程技術(shù)學(xué)

3、科的專家們研 究了鋼鐵流程功能優(yōu)化、鋼鐵生產(chǎn) 在循環(huán)經(jīng)濟中的作用和責(zé)任、環(huán)境 與能源結(jié)構(gòu)對鋼鐵生產(chǎn)制約及推動 鋼鐵流程優(yōu)化的作用等咨詢題后， 明確提出了鋼鐵企業(yè)要集產(chǎn)品制 造、能源轉(zhuǎn)化、社會廢棄物再資源 化三大功能于一體為要緊內(nèi)容的新 一代鋼鐵制造流程新理念 1 。目前 這一理念正在持續(xù)完善，把研究衡 量其水平的目標體系，在若干現(xiàn)有 先進技術(shù)、裝備基礎(chǔ)上，與新開發(fā) 的工藝、裝備及界面技術(shù)集成，重 新構(gòu)筑全新流程作為重點，對現(xiàn)有 企業(yè)的改造和新建鋼廠的設(shè)計都有 專門好的指導(dǎo)意義。目前這一理念 已納入國家中長期科學(xué)和技術(shù)進展 規(guī)劃綱要及“十一五”國民經(jīng)濟和 社會進展規(guī)劃綱要。首鋼京唐鋼鐵 公司確實

4、是力圖按照這一理念建設(shè) 的全新型鋼鐵生產(chǎn)流程。2) 第一實現(xiàn)優(yōu)質(zhì)、低耗、高效 的超細晶鋼產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn) 利用生產(chǎn)高潔凈鋼、高平均性 和超細晶粒的理論和新技術(shù) 2，利 用現(xiàn)有鋼鐵生產(chǎn)裝備，開發(fā)出低成 本批量生產(chǎn)高強韌性鋼材的系統(tǒng)技 術(shù)是冶金工程技術(shù)學(xué)科進展最要緊 的新進展之一。2004年按照研發(fā)成果出版的 “超細晶鋼”一書獲 2004 年中國圖 書獎，是這一創(chuàng)新與優(yōu)化的集中體 現(xiàn)。據(jù)不完全統(tǒng)計從20002006年, 我國共生產(chǎn)和使用超細晶鋼達 1000 萬噸，產(chǎn)值在 300 億元以上。獲國 家科技進步一、二等獎共兩次，省 部級獎五項，中國材料學(xué)會二等獎 一次。合理選擇細晶粒度(35卩m) 而不是v

5、1卩m是區(qū)不世界其他先進 國家的研究進展新思路，使我國成 為世界上首個利用現(xiàn)有裝備批量生 產(chǎn)具有超細晶粒特點的高強韌性鋼 材的國家。3) 鋼鐵前沿科技領(lǐng)域的薄板坯 連鑄連軋緊湊流程工藝技術(shù)與裝備 在中國迅速進行了引進技術(shù)消化吸 取再創(chuàng)新，取得了明顯的成績。薄板坯連鑄連軋是一項跨多個 分學(xué)科的綜合學(xué)科新技術(shù)，是近終 形連鑄連軋技術(shù)中最早實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化 并迅速進展起來的全新緊湊型流 程。我國在已有研發(fā)的基礎(chǔ)上，在 多條引進生產(chǎn)線上進行了引進技術(shù) 消化吸取再創(chuàng)新的工作 3 。進入新 世紀短短幾年，專門是 2005 年和 2 006 年這一全新流程的生產(chǎn)能力和 產(chǎn)量都已居世界首位，并在生產(chǎn)高 效化、產(chǎn)品高

6、檔化、裝備與有關(guān)技 術(shù)自主開發(fā)等方面取得了重大進 展，使我們國家在這一高新技術(shù)領(lǐng) 域中躋身于世界先進的行列。其要 緊表現(xiàn)為：第一，開發(fā)了穩(wěn)固高效 的系統(tǒng)生產(chǎn)工藝技術(shù)，使我國在日 產(chǎn)、月產(chǎn)和年產(chǎn)水平及作業(yè)率、事 故率等要緊技術(shù)經(jīng)濟指標上居世界 先進水平；第二，已開發(fā)應(yīng)用冶煉 精煉薄板坯連鑄熱連軋冷 軋涂鍍層板等貫穿全流程的系統(tǒng) 優(yōu)化技術(shù)；第三，發(fā)揮與傳統(tǒng)流程 相比生產(chǎn)薄規(guī)格鋼帶卷優(yōu)勢的技術(shù) 已日趨完善；第四，自主開發(fā)了核 心裝備與有關(guān)材料設(shè)計、制造、應(yīng) 用的系統(tǒng)技術(shù)；第五，實現(xiàn)了這一 學(xué)科領(lǐng)域的技術(shù)輸出。這項綜合多 個分學(xué)科成果的前沿科技成果大大 提升了我國冶金工程技術(shù)學(xué)科在世 界上的水平與地位

7、，成為學(xué)科技術(shù) 最新進展的重要標志之一。除了上述 3 項最重要的進展外， 冶金工程技術(shù)學(xué)科的各個分學(xué)科還 取得了許多新進展，分述如下：1.2 各分學(xué)科進展的要緊進展1.2.1 冶金物理化學(xué)1）溶液（及相圖熱力學(xué)）理論 與冶金熔體性質(zhì)的測定第一，溶液的新一代幾何模型 到質(zhì)量三角形模型第二，研制測定鋼液成分的新 型固體電解質(zhì)和新型化學(xué)傳感器。第三，開展國際合作開發(fā)直截 了當用于鋼鐵冶金預(yù)報爐渣黏度、 活度、硫化物容量的軟件 ThermoSl ag8,成果與國際先進水平同步。2）提出可控氧流冶金學(xué) ,指導(dǎo)開 發(fā)冶金新工藝、新方法3）材料物理化學(xué)在功能性耐火 材料研究中的新進展在科學(xué)的成分設(shè)計和工藝設(shè)

8、計 下，開發(fā)研制出如 MgAlON-BN 等 先進耐火材料。4）環(huán)境愛護及綠色冶金 要緊在電鍍液處理和鉻鐵礦提 鉻上有新成績。5）冶金電化學(xué)、資源綜合利用1.2.2 冶金反應(yīng)工程 冶金反應(yīng)工程分學(xué)科新世紀以 來也有新成績。第一是完成了“冶 金反應(yīng)工程”叢書（ 21 卷）的出版 工作。其次每 2 年一次的冶金反應(yīng) 工程學(xué)術(shù)年會進行烈火的交流。第 三，各專業(yè)學(xué)術(shù)會議中也有了越來 越多的冶金反應(yīng)工程學(xué)論文發(fā)表。1.2.3 冶金原料與預(yù)處理分學(xué) 科那個分學(xué)科中要緊進展有如下 3 個方面。1）鐵礦深凹露天高陡坡安全高 效開采與汽車膠帶半連續(xù)高效運 輸系統(tǒng)理論和技術(shù)進入世界先進的 行列。2）貧磁（赤）鐵礦

9、選礦技術(shù)達 到國際領(lǐng)先水平3）鐵水預(yù)處理各類技術(shù)和研究 取得長足進步1.2.4 冶金熱能工程分學(xué)科1）各工序都研發(fā)與應(yīng)用了充分 利用廢氣余熱預(yù)熱燃料與助燃空氣 （雙預(yù)熱），以使低熱值煤氣獲得高 附加值利用。2）以減輕環(huán)境污染為目標的低NOx、低CO2高效燃燒理論與技術(shù) 結(jié)合蓄熱式“雙預(yù)熱”等工藝持續(xù) 擴大應(yīng)用范疇。3）各類冶金余熱、余壓、余能 利用的理論和技術(shù)也在中國得到充 分進展。4）行業(yè)已開始對能源消耗的統(tǒng) 計運算方法進行調(diào)研與規(guī)范。5）冶金分析技術(shù)在快速、 微量、 高精度等方面有了新的進展。1.2.5 鋼鐵冶金分學(xué)科鋼鐵冶金分學(xué)科和軋制分學(xué)科 是冶金工程技術(shù)學(xué)科中有關(guān)主生產(chǎn) 流程的重要分

10、學(xué)科，其進展是鋼鐵 科技創(chuàng)新最重要的內(nèi)容。1）燒結(jié)、球團、高爐、轉(zhuǎn)爐、 電爐、精煉爐大型化、高效化技術(shù) 開發(fā)與應(yīng)用取得新成績2）高爐高效長壽系統(tǒng)技術(shù)達到 新水平到 2006 年，我國已擁有一批爐 齡達到 15 年的高爐，而且在一代爐 齡期內(nèi)有效容積產(chǎn)量13000t/m3, 實現(xiàn)了高效化，使我國在這一技術(shù) 領(lǐng)域中進入了世界先進行列。3）高爐噴煤技術(shù)優(yōu)化有新成績4）非焦、非高爐煉鐵技術(shù)開發(fā) 和應(yīng)用有新進步5）轉(zhuǎn)爐濺渣護爐全程復(fù)吹長壽 優(yōu)化技術(shù)世界領(lǐng)先6）轉(zhuǎn)爐智能化終點操縱技術(shù)持 續(xù)優(yōu)化7）電爐強化冶煉與電氣運行合 理化技術(shù)有了新進展8）高效鋼水真空與非真空精煉 技術(shù)開發(fā)成功9）高效連鑄優(yōu)化技術(shù)和電

11、磁連 鑄技術(shù)有新突破10）氮化釩合金生產(chǎn)全新工藝 流程創(chuàng)新11 ）爐料全預(yù)熱鐵合金生產(chǎn)新 流程投入使用12）鐵合金精煉成型等新技術(shù) 開發(fā)有突破1.2.6 軋制分學(xué)科 軋制學(xué)科技術(shù)開發(fā)在優(yōu)化與高 效生產(chǎn)板帶技術(shù)，優(yōu)化產(chǎn)品結(jié)構(gòu)方 面有專門大進步。1 ）微合金高性能鋼材生產(chǎn)技術(shù) 具有自主的特色。2）汽車用鋼已可整車供鋼。3）高級不的高強度石油管線 鋼、石油套管鋼、鉆桿用鋼均可國 內(nèi)供貨，性能達到了國際先進水平。4）鐵道用鋼差不多滿足要求， 達到國際先進水平。5）H 型鋼生產(chǎn)系統(tǒng)工藝技術(shù)躋 身世界先進行列。6）冷軋電工鋼的開發(fā)進展迅 速。7）不銹鋼技術(shù)的重大突破。8）軋制學(xué)科在控軋控冷，專門 是一些品

12、種的超高速冷卻技術(shù)開發(fā) 方面也有進展。新一代爐卷軋機的 裝備和技術(shù)已在韶關(guān)、南京等廠進 行完善和再開發(fā)。1.2.7 冶金機械與自動化分學(xué) 科我國冶金設(shè)備制造及自動化技 術(shù)，在化軋鋼設(shè)備大型化、數(shù)字化與智能化 操縱、設(shè)備在線監(jiān)測與愛護等方面 都取得了突出的成績。1）軋機成套技術(shù)立足國內(nèi)的研 究開發(fā)有重大突破2）冶金自動化技術(shù)與裝備迅速 進入世界先進行列。3）冶金設(shè)備電力傳動變頻技術(shù) 全面達到國際先進水平4）我國大型鋼鐵聯(lián)合企業(yè)在國 內(nèi)外首次提出并實施關(guān)鍵設(shè)備的萬 點以上在線監(jiān)測與操縱，幾年來的 運用成效良好。1.3 科技學(xué)術(shù)活動、 科技論文和 科技著作近幾年來冶金工程技術(shù)學(xué)科的 科技學(xué)術(shù)活動、科

13、技論文和科技著 作持續(xù)增加，是學(xué)科進展繁榮的有 力證明。從 2001 年到 2006 年僅冶金工 業(yè)出版社出版的冶金科技專著就超 過 1200 種，年論文總數(shù)超過 15000 篇，充分反映了學(xué)科研究進展的廣 泛性。1.4 冶金科技獎和國家科技進 步獎2001年到 2006年幾百項成果分 獲冶金科技獎和國家科技進步獎。 學(xué)科進展水平的另一個標志確實是 有幾百項成果獲冶金科技獎和國家 科技進步獎、發(fā)明獎。2 與國際先進水平的對比分析 我國冶金工程技術(shù)學(xué)科近幾年 進展與創(chuàng)新成果有部分達到了國際 先進水平；有的屬國際獨創(chuàng)、領(lǐng)先 水平；學(xué)科進展與繁榮在世界同類 學(xué)科中是較為突出的。這是我們連 續(xù)進展的強

14、有力的保證。學(xué)科進展與國際先進水平的要 緊差距表現(xiàn)在 4 個方面1）前沿科技自主開發(fā)創(chuàng)新能力 及成果產(chǎn)業(yè)化程度不如國外先進企 業(yè)。2）已自主開發(fā)成功的關(guān)鍵裝備 與技術(shù)有的系統(tǒng)性不夠全面，有的 產(chǎn)業(yè)化后應(yīng)用不夠穩(wěn)固，技術(shù)經(jīng)濟 指標方面與同類國際技術(shù)裝備尚有 一定的差距。3）中國大、中、小企業(yè)落后與 先進技術(shù)裝備并存的局面，已成為 先進技術(shù)應(yīng)用及優(yōu)化的重大“瓶 頸”。這種情形如不改變，將嚴峻阻 礙學(xué)科的進展。4）科技創(chuàng)新總體投入強度偏 低，嚴峻阻礙成果水平推廣及產(chǎn)業(yè) 化進度3 學(xué)科進展的要緊方向和重點 總的方向是要瞄準世界進展的 最高水平，全面提升學(xué)科進展的檔 次和成果產(chǎn)業(yè)化的速度，在1015 年

15、內(nèi)爭取引領(lǐng)冶金工程技術(shù)的創(chuàng)新 與進展。實現(xiàn)這一進展方向和目標， 必須抓好以下重點：（一）實踐并完善、優(yōu)化可循 環(huán)鋼鐵流程工藝與裝備的理念和技 術(shù)是學(xué)科進展的首要任務(wù)1. 必須充分重視薄板坯連鑄連 軋緊湊流程的優(yōu)化技術(shù)開發(fā)（ 1）貫穿從冶煉到冷軋及其延 伸產(chǎn)品涂鍍層鋼材的整個生產(chǎn)過 程。（2）努力發(fā)揮生產(chǎn)薄規(guī)格熱帶 卷（專門是以熱代冷帶卷）的優(yōu)勢。（3）大力試驗與完善鐵素體軋 制和半無頭軋制先進技術(shù)。（4）實現(xiàn)裝備與有關(guān)材料的自 主設(shè)計、制造、開發(fā)與應(yīng)用。（5）連續(xù)提升以高澆鑄速度、 高作業(yè)率、高效率、高質(zhì)量為要緊 內(nèi)容的高效化穩(wěn)固生產(chǎn)技術(shù)水平。使 2 3 年后我國在薄板坯連鑄 連軋領(lǐng)域中處于世界最好水平。2. 大力開發(fā)各工序在可循環(huán)鋼 鐵流程中和諧一致的各項界面技術(shù) 和高效化生產(chǎn)技術(shù)，確定最佳目標， 便于流程的整體優(yōu)化。3. 加快研究能源有效轉(zhuǎn)化和社 會廢棄物再資源化的各項技術(shù)，并 第一在現(xiàn)有企業(yè)中應(yīng)用。以在新流 程鋼廠投產(chǎn)之初即可應(yīng)用。4. 開發(fā)與其他行業(yè)互為廢棄物 再資源化利用的銜接技術(shù)，真正建 成鋼鐵為中心的生態(tài)工業(yè)